课件：原核生物.ppt

第二章 原核生物细菌、放线菌,为了解微生物在生物中的地位，首先简单介绍生物学的发展情况。由于动物和植物的个体大，其区别比较容易，因此，以前将生物分成两大类:动物界和植物界 植物具有叶绿体，能利用光能进行光合作用，把二氧化碳和水合成为有机物质。植物细胞具有细胞壁，而动物细胞则不具有细胞壁，也不具有叶绿体，不能进行光合作用，只能利用现成的有机物质。但是，有些微小的生物既向动物又向植物，如眼虫藻，虽然含有叶绿体，能进行光合作用， 但是无真正的细胞壁。 因此，它们在生物中的地位就难以确定。,2019,-,1,1866年，海格尔（Haeckel）提出：原生生物界、动物界和植物界共同成为生物的三界分类系统。 1950年后随着生物科学的深入发展，电子显微镜的应用，细胞超微结构的研究，发现细胞生物界的细胞都是真核，而原生生物界中既有真核细胞，又有原核细胞。,2019,-,2,生物三界分类系统 动物界 植物界 原生生物界,2019,-,3,原核与真核生物细胞之间的主要区别（三项） 细胞成分（结构） 原核细胞 真核细胞 细胞核 细胞中有明显的核区， 多条染色体组成的 核区内只有一条双螺 基因群体，染色体除 旋DNA染色体， DNA外，还有组蛋白， 无核膜、核仁。 有核膜、核仁。 称为原核 称为真核 细胞膜 连接不断，折皱内陷， 不内陷，细胞质内有 形成管囊状物，称为 多个细胞器，为独立 中体或中间体。 的内膜性结构。 核蛋白体 较小：70S 较大：80S,2019,-,4,生物六界分类系统 植物界 动物界 真菌界 病毒界 原核生物界 原生生物界,2019,-,5,第一节 细 菌,一、细菌的个体形态和大小 细菌的个体形态：细菌是单细胞原核生物，其个体是由一个原核细胞组成的，其形态并不相同。 三种形态：球状、杆状、螺旋状。分别称为球菌、杆菌和螺旋菌。,2019,-,6,1、球菌 球形或近似于球形，有的单个存在，有的联在一起，根据分裂后的排列方式分为六种。 单球菌、双球菌、链球菌、四联球菌、八联球菌、葡萄球菌。,2019,-,7,球菌形态,2019,-,8,2019,-,9,2、杆菌 杆菌是细菌中种类最多的一类，有接近于椭圆形的短杆菌，长杆菌，也有丝状的。又根据两端形状的不同分为棒状杆菌，梭状杆菌。这些是细菌菌种鉴别的重要依据。 工农业生产中用到的细菌大多数是杆菌，例如：用来生产淀粉酶和蛋白酶的枯草杆菌(Bacillus subtilis)，谷氨酸生产用的北京棒状杆菌(Corynbacterium pekinensis)，乳品工业中的保加利亚乳杆菌(Lactobacillus buigaricus)等。,2019,-,10,杆 菌,2019,-,11,各种类型杆菌,2019,-,12,其它杆菌,2019,-,13,3、螺旋菌,细胞呈弯曲状，根据其弯曲程度不同而分为弧菌和螺旋菌。,2019,-,14,2019,-,15,（二）细菌个体的大小,细菌个体一般都很小，必须借助于光学显微镜才能观察到，因此测量细菌的大小通常要使用放在显微镜中的测微尺来测量。表示细菌大小的单位为微米（m）。如用电子显微镜观察细胞结构或更小的微生物时，则要用更小的单位纳米（nm）或埃（）来表示，它们之间的关系是： 1mm=103m=106nm=107,2019,-,16,球菌的大小以其直径表示，杆菌和螺旋菌的大小以其宽度长度表示，大多数细菌的大小如下。 球菌直径：0.51.25m 杆菌： 0.21.250.38.0m 螺旋菌： 0.31.01.05.0m,2019,-,17,二、细菌细胞的结构,细菌细胞的基本结构包括：细胞壁、细胞膜、细胞质、细胞核。 有些细菌还有特殊结构：荚膜、芽孢、鞭毛、纤毛。 基本结构是任何一种细菌都具有的，而特殊结构只限于某些种类的细菌才有，是细菌分类鉴定的重要依据。,2019,-,18,（一）细菌细胞的基本结构,1、细胞壁：细胞壁在细菌菌体的最外层，为坚韧、略具弹性的结构，厚度均匀一致，1080nm，G+ 2080nm，G- 1520nm。细胞壁占细胞干重的1025%。 化学组成与结构：主要成分为肽聚糖，是由多种成分聚合而成的多层网状结构大分子聚合物。 肽聚糖：G+厚度20层，占细胞壁成分的6090%。 G-厚度23nm，占细胞壁成分的1020%；脂类含量为：G+14%，G- 1122%。 功能：保护细胞，维持细胞外形。,2019,-,19,2019,-,20,2019,-,21,细菌染色,2019,-,22,革兰氏染色,细菌的革兰氏染色（Gram staining），丹麦医生Gram于1884年首创，是微生物学中常用的一种重要的染色方法。,2019,-,23,革兰氏染色方法,1、初染：草酸胺结晶紫，3min； 2、媒染：鲁格氏碘溶液，3min； 3、脱色：95%酒精，0.5min； 4、复染：沙黄（番红），1min； 注意：脱色、水洗,2019,-,24,革兰氏染色机理,机理：酒精脱水作用，肽聚糖孔径收缩变小，脂类溶解。 染色反应：经革兰氏染色处理后，可将细菌分成两大类。 一类是经乙醇处理后不脱色，保持其初染时的蓝紫色，称为革兰氏染色反应阳性（G+）；另一类经乙醇处理后迅速脱去原来的颜色而呈现沙黄的颜色（红色），称为革兰氏染色反应阴性（G-）。,2019,-,25,2、细胞膜：又称细胞质膜或简称质膜,是紧靠在细胞壁内侧，包围细胞质的一层柔软而富有弹性的半透性薄膜。 （1）结构 磷脂既有疏水性的非极性基团，又有带正负电荷的亲水性的极性基团，它在水溶液中很容易形成具有高度定向性的双分子层，细胞膜就是以双层脂类（磷脂）构成的分子层骨架。每个磷脂分子是由一个不溶与水的头部（亲水部）和两条脂肪酸链为“尾部”（疏水部分）组成。在磷脂双分子层中，其亲水端朝向膜内外两表面层，而疏水端均朝向膜中央。,2019,-,26,2019,-,27,（2）特点 细菌细胞质壁分离后，可用中性或碱性染料使细胞膜染色而查见； 在电镜下观察细胞膜厚度为78nm； 是由两层厚度为2nm的电子致密层，中间为透明层组成； 细胞膜占细胞干重10%； （3） 化学组成 蛋白质：6070%；脂类（磷脂磷酸、甘油、脂肪酸和含氮碱基）：2030%；多糖：2%。,2019,-,28,（3） 功能 细胞内外物质转运的控制； 呼吸和磷酸化作用：呼吸酶，电子递体； 在细胞壁的合成中起作用：细胞壁亚单位在质膜内侧组装，然后连接到质膜类脂载体上，再转到膜上，最后连接到细胞壁生长点上。,2019,-,29,3、细胞质,无色透明、粘稠壮胶体，是细胞的基础物质。 主要成分：水、蛋白质、核酸、脂类、少量糖和无机盐，核糖核酸含量较高，约占固形物的1520%。 功能：具有生命物质所有的各种特征，含有丰富的酶系，是营养物质合成、转化、代谢的场所。,2019,-,30,4、中体（中间体）,细菌细胞膜折皱内陷到细胞质中，形成管壮或囊壮形体，有发达的酶系。 功能：能量代谢场所，另与细胞分裂时核的复制及细胞壁隔膜的合成有关。,2019,-,31,5、细胞核,原核，是一个核质体（染色质体），实际是一个巨大的、连续的环状的，长达1mm的DNA分子。 功能：传递遗传性状。 6、质粒（Plasmids）：许多细菌细胞中具有的，染色体以外的DNA分子，一般以不同大小的环状双螺旋状态存在。质粒可以独立进行复制，有的质粒也能整合到染色体上。,2019,-,32,7、核糖体：,核糖核蛋白的颗粒状结构，由核糖核酸与蛋白质组成，其中RNA60%, Pr40%, 分散在细胞中。 功能：细胞合成蛋白质的场所。 8、内含物： A，气泡（氧气） ；B，颗粒状内含物，包括异染颗粒、聚羟基丁酸、肝糖粒、淀粉粒、脂肪粒、硫滴、液泡等。 各菌间由于发育阶段、营养和环境不同，内含物数量和成分不同，但同菌同环境内含物相同，这一点有利于鉴定。,2019,-,33,（二）细菌的特殊结构,鞭毛 荚膜 芽孢 纤毛 在分类鉴定中有重要作用,2019,-,34,1、 鞭毛（Flagella）,某些细菌能从体内长出纤细呈波壮的丝壮物称为鞭毛，是细菌的运动器官，具有抗原性。 鞭毛长度为菌体的若干倍，而直径只有1025nm，可用电镜观察到，光镜观察需进行特殊染色。 大多数球菌不生鞭毛，杆菌有或无，弧菌和螺旋菌都生鞭毛。,2019,-,35,2019,-,36,化学组成：主要的化学成分是蛋白质。 作用： 是细菌的运动器官（但鞭毛并非是细菌具有运动性的唯一结构，例如：称为螺旋体的螺旋性细菌无鞭毛但有运动性）； 具有抗原性；,2019,-,37,鞭毛的类型,单生（偏端、两端） 丛生（偏端、两端） 周生,2019,-,38,2 、荚膜,一些细菌在生命过程中在其表面分泌一层松散透明的粘液物质，这些粘液物质具有一定的外形，相对稳定的附于细胞壁的外面，则称为荚膜。 荚膜的观察：用特殊染色法，菌体和背景着色，荚膜本身不着色。 化学组成：含有大量（90%）水分，其余是多糖或多肽聚合物。细菌在含糖量高的培养基上或寄主体内可形成荚膜。 作用：对菌体的保护作用；有的细菌毒性与荚膜有关。,2019,-,39,2019,-,40,3、芽孢,有些细菌当生长到一定时期，繁殖速度下降，菌体细胞的原生质浓缩，在细胞内形成一个圆形、椭圆形或圆柱形孢子，对不良环境具有较强的抵抗性的休眠体。 在菌体未形成芽孢之前称为繁殖体或营养体。 芽孢的形成首先是由其遗传性决定的，但也需要一定的环境条件。大多数芽孢杆菌是在营养缺乏，温度较高或代谢产物积累较多等不良条件下，在衰老的细胞体内形成芽孢。在条件适宜时，芽孢又会萌发而形成繁殖体。,2019,-,41,芽孢的观察：经特殊染色后，用光学显微镜观察。 芽孢的作用：使细菌具有较强的抵抗力。 芽孢的类型：中央位、近端位、极端位。,2019,-,42,芽孢的抵抗力：无论在什么条件下形成的芽孢，对不良的环境条件都有很强的抵抗力。主要表现为对热、干燥、化学消毒剂、辐射等表现为很强的抗性。 抗性因素 a、含水量少，只有40%，且多为结合水，因而蛋白质受热不变性。酶含量少，分子内键作用稳定； b、有多层厚而致密的包膜，无透性，有保护性，能阻止水及化学药物渗入； c、在芽孢形成的同时，合成了一些特殊的酶类，这些酶较营养体内的酶更具耐热性； d、DPA的作用。,2019,-,43, DPA,dipicolinic acid，2,-吡啶二羧酸，简称DPA，是一种与芽孢耐热有关的物质，在芽孢形成的过程中形成DPA，在由芽孢变为繁殖体时，DPA被释放，同时芽孢也失去耐热性，在细菌营养体及其它生物细胞中未发现有DPA。 芽孢的耐热性：一般营养体，加热60，10min即可杀死，肉毒梭菌芽孢需180 10min才能杀灭，有的则需几个或十几个小时的煮沸才会杀灭。,2019,-,44,4 、纤毛,某些革兰氏阴性菌，少数革兰氏阳性菌，在菌体着生一种比鞭毛数量多，较短、较直、较细的毛发状细丝称为纤毛。 特点：具有抗原性，非运动器官，较短较细，数目多而不弯曲。 化学组成：蛋白质（管状） 种类及作用： 普通纤毛：是病毒吸附的位点；增加细菌吸附于其它菌体或物体的能力；与细菌致病性有关； 性纤毛：细菌结合时传递质粒等遗传物质的通道；,2019,-,45,三、细菌的繁殖与菌落形态特征,（一）细菌的繁殖 生长：单细胞个体的变化。 繁殖：细胞数量的变化。 是一个由质变到量变的过程。 细菌的繁殖以无性繁殖为主，亦称裂殖。 基本过程：成熟母细胞核质体分裂细胞膜向中央环状推进新菌体,2019,-,46,细菌生长繁殖的条件,1、营养：碳素化合物、氮素化合物、水分、无机盐类和生长素等； 2、温度：低温型，1015；中温型，2537；高温型：4555 3、氢离子浓度：pH77.6； 4、渗透压：等渗，生理盐水（0.85%）； 5、需氧和厌氧呼吸环境：好氧菌、厌氧菌、微好氧菌、兼性厌氧菌，有些细菌在生长过程中需要加入CO2或N2。,2019,-,47,（二） 细菌菌落特征,菌落(Colony)：在固体培养基上，由一个细菌生长繁殖形成的集落或细菌细胞群体。 Colony Forming Unit（菌落形成单位，缩写：CFU） 测量菌落大小的单位用毫米（mm）。 不同的菌种，其菌落特征不同，同一菌种因不同生活条件（培养条件），菌落形态也不尽相同。同一菌种在相同的培养条件下，所表现出的菌落特征是一致的。菌落形态特征对菌种的鉴定有一定的意义。,2019,-,48,菌落特征,菌落的大小、形态、颜色、隆起程度、光泽、表面状态、透明度、质地、干湿、边缘等。 产荚膜的细菌菌落表面光滑，为光滑型（S-型，Smooth）菌落；不产荚膜的细菌菌落表面干燥，为粗糙型（R-型,Rough）菌落。菌落的观察一般以培养37天为宜。,2019,-,49,2019,-,50,细菌的其它生长表现,1、试管斜面：观察菌苔，一般要培养35天。 生长情况：良好、微弱、不生长； 菌苔形状：线状、串珠状、扩展状、根状； 菌苔隆起程度：扁平、苔状、凸起； 表面形状：光滑、透明、颜色； 菌种保存常采用斜面培养法。 2、液体培养：一般培养13天。 观察的内容：表面生长情况（菌膜、菌环）、混浊度、沉淀的形成、有无气泡、培养物颜色的变化等。,2019,-,51, 半固体培养：观察细菌的运动性，也可判断产气的情况等。生长物呈线状、扩展状、试管刷状等。这种培养也可用于菌种保存。,2019,-,52,四、细菌的分类,（一） 微生物分类 微生物种类繁杂，姿态各异，但它们之间又有一定的亲缘关系。 微生物分类，就是把看起来杂乱无章的各种微生物，按其亲缘关系进行分群归类，给予命名并排列为一个系统。 微生物分类的意义：便于人们对各种微生物的认识、了解和研究等提供工作方便。,2019,-,53,（二） 细菌的分类,三个细菌分类系统 A 、前苏联克拉西里尼科夫编著的细菌和放线菌的鉴定； B 、法国，普雷沃（Prevot）著，细菌分类学； C 、美国，布瑞德（Breed）著，伯杰氏细菌鉴定手册； 该著作应用最为广泛，第一版创作于1923年，1984年已修订至第九版，并改名为伯杰氏细菌学分类手册。该著作是一部较有参考价值的实用性细菌鉴定手册。 第九版共分为4卷33章： 第一卷：革兰氏阴性菌，支原体等； 第二卷：革兰氏阳性菌； 第三卷：古细菌，兰细菌； 第四卷：放线菌。,2019,-,54,（三） 细菌分类的命名法则和分类单位,1、细菌分类的命名法则 这是一个统一的命名法则，是采用瑞典植物学家林奈氏于1753年创立的双名法的原则。 双名法：即由两个拉丁文或希腊文组成一个学名。 前面一个是属名，通常是一个描述生物形态的名称或发现该生物的人名，该字的第一个字母必须大写； 后面一个字是种名，表示该生物的某种特征，字母一律小写，在印刷时学名用斜体字。 例如：金黄色葡萄球菌 Staphylococcus aureus. 其中，Staphylococcus是属名，表示葡萄球菌的意思， aureus是一个拉丁文的形容词，表示金黄色的意思，合起来即为金黄色葡萄球菌。,2019,-,55,另外，有时为了避免同物异名或同名异物的混乱，要在正式的拉丁文名称后面附上定名人的姓名及发表的年份，例如：Staphylococcus aureus Bergey 1939. 有时，只讲属名而不讲具体种名或没有种名，只有属名时，要在属名后面加sp或spp来表示，例如： Staphylococcus sp表示葡萄球菌之意。这里sp是单数，spp是复数，都是种（Speicis）的缩写。,2019,-,56,2、细菌的分类单位,细菌的分类单位和其他生物分类单位相同 “界” “门” “纲” “目” “科” “属” “种”,2019,-,57,例如：啤酒酵母（根据魏景超）,真菌界(Fungi) 真菌门(Fungi) 子囊菌纲(Ascomycetes) 半子囊菌亚纲(Hemiascomycetes) 酵母目(Enrdomycetales) 酵母科(Saccharomycetaceae) 酵母亚科(Saccharomycetoideae) 酵母菌属Saccharomyces(Meyer) Reess 啤酒酵母（种）S.cerevisiae Hansen 在两个主要分类单位之间，还可以加次要分类单位，例如：“亚门”、“亚纲”、“亚科”、“亚属”、“亚种”等。,2019,-,58,细菌分类中的基本概念,种（Species）：种是微生物分类中采用的基本单位，种代表一群在形态和生理方面彼此十分相似或形状